河钢矿业公司司家营北区分公司 河北 唐山 063700
摘要：目前司家营矿区采矿穿孔设备主要采用KY-310A牙轮钻机，其所有动作均靠电气传动得以实现，自动化程度高，操作方便，一切动作均可在司机室内操作台上完成。操作台上安装有各种仪表，展示出钻机工作时各主要技术参数，为操作人员随时提供掌握钻机的工作情况。钻机由矿山供电点通过三相跌落式熔断器供给三相6000伏、50Hz交流高压电源，再通过UG6000高压橡套软电缆引入钻机高压接线盒内，再送到高压开关柜，高压开关柜合闸后又把电源送到主变压器。经过6000/380伏变压后，再把380伏电源分配给低压交流柜、交流变频柜、空压机柜。钻机的回转、提升和加压以及钻机的行走均采用交流变频电动机来拖动，可以根据工作需要进行无级调速，使钻机的性能得到充分发挥。
关键词：采矿；牙轮钻机；电控系统
1 采矿牙轮钻机的工作原理
牙轮钻机钻孔时，依靠加压、回转机构通过钻杆，对牙轮钻头提供足够大的轴压力和回转扭矩，牙轮钻头在岩石上同时钻进和回转，对岩石产生静压力和冲击动压力作用。牙轮在孔底滚动中连续地挤压、切削冲击破碎岩石；有一定压力和流量流速的压缩空气，经钻杆内腔从钻头喷嘴喷出，将岩渣从孔底沿钻杆和孔壁的环形空间不断地吹至孔外，直至形成所需孔深的钻孔。
2 采矿牙轮钻机供电系统分析
2.1 交流供电系统
2.1.1 高压供电系统
KY-310A钻机采用节能型高压开关柜作为高压电源控制柜，用于控制主变压器供电或停电。在柜子正面进行分合闸操作，合上隔离开关TG和断路器ZKA、ZKB，干式变压器KB对钻机照明供电，按下QA时，真空接触器GZJ得电吸合，对主变压器LB供电，按下STP时，GZJ分闸停止供电。在紧急故障时，还可在操作台上作紧急分断高压电源操作。同时柜内还具有过载保护。钻机不作业时，分断GZJ，尚能保证照明供电，减少了主变压器的能耗。
2.1.2 低压供电系统
2.1.2.1 KY-310A牙轮钻机的动力能源是三相交流电源，在低压控制柜中控制五台不同容量的交流异步电动机，交流电动机都采用断路器作电源控制开关，交流电动机的额定电压全部为 交流380伏三相交流电压。交流工作原理共分二个主要部分：
2.1.2.2 主回路主变压器副边分为二路送电：一是由主变压器副边输电到低压控制柜中的断路器控制主空压机柜。另一路由主变压器副边输电到低压控制柜中的断路器控制所有的交流电源。
2.1.2.3 控制回路本交流系统控制回路的电压有二种：AC380V电源控制交流接触器电磁系统供电；AC220V电源控制电液换向阀、电磁气阀、中间继电器以及指示灯等供电。
2.2 交流变频调速系统
2.2.1 概述
KY-310A牙轮钻机调速系统采用变频调速。回转、提升/行走、加压交流变频调速系统采用了矢量控制方式，此控制方式调速精度高，调速范围宽，具有挖掘机特性，低速时采用专用变频电机，转矩大，调速精度和特性可以与液压加压系统相媲美；具有自诊断功能，人机界面好，其逻辑接口电路采用PLC控制，可靠性极高；在柜门上装有图形操作终端，可实时显示钻机的运行状态；柜内外围元件少，简洁美观，外接线少，维修量大大减少。
2.2.2 系统组成
KY-310A牙轮钻机交流变频调速系统由变频器、可编程序控制器（PLC）、变频电机和保护电路等组成。
系统变频器采用Varispeed G7变频器。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆KY-310钻机的变频器选用Varispeed G7安川变频器，采用“三电平控制方式”，使变频器输出电压更接近正弦电压，抑制了冲击电压对电机的绝缘损伤，大幅度降低了变频器驱动时所产生的电源噪声，减轻了对周围设备的影响；通过其新型观测仪，进一步提高了低速区域的力矩特性（无PG矢量2控制时150%0.3Hz）；由于其真正的电流矢量控制和模型跟踪控制，即使无PG也能实现高速响应；采用了新的速度搜索功能，大大地缩短了瞬停复位后的再起动时间；在现有的旋转形自学习方式的基础上，新增加了“停止形自学习方式”，自学习变得更简单了，最大限度地发挥电机的效率；高速、高精度的电流限制功能控制了过电流跳闸，并且提高了瞬停再起动运行，失速防止功能和故障复位再试等运行继续性；五行显示的LCD显示操作器，能容易确认必要的信息，而且也具备拷贝功能，参数的上传/下载简单容易；QUICK程序模式，只要设定最基本的参数就能运行，从出厂设定的参数至变更的参数，由校验模式一次就能确认；能记录显示累积运行时间和冷却风扇时间；配备了多功能输入信号12点和多功能输出信号5点，有丰富的输出端子。
2.2.3 变频调速系统操作
1）合上断路器，接通PLC、变频器电源和风机电源。用于柜内照明的断路器平时断开，主要用于调试和维修。
2）将操纵台上的转换开关置于正转位，这时变频器上的指示灯SEQ、REF、FWD和RUN指示灯亮；若置于反转位，SEQ、REF、REV和RUN指示灯亮；若置于停止位，SEQ、REF、STOP指示灯亮。
3）变频器起动时，RUN指示灯会一闪一闪的发亮，这时调节操纵台上的电位器电机便会转起来；运行时注意电机电流不要超过额定电流。
4）如果变频系统出现故障，会声光报警,这时按一至二下复位按钮，若故障不能排除，不允许重复按复位按钮，必须根据故障代码排除故障才能运行。
5）在LCD显示操作器可以调参数看，但不允许修改参数。
6）在维护变频器时一定要待充电指示灯熄灭，即切断电源后，在变频器上的LCD显示操作器的画面消失后，再经过5分钟后才能维护变频器，否则会有触电的危险。
2.3 主空压机电控系统
主空压机机组采用电动机驱动，电机型号 IY250M2-4，名义功率 75KW，电源 380V/50HZ/3PH，转速 1480RPM。电机采用 Y－Δ起动方式。起动时，机组处于空载状态。Y－Δ起动器装在一个预制的金属电气箱内。Y－Δ转换时间由时间继电器决定，Y－Δ起动器主要由主接触器 ，Y－Δ起动接触器，运行接触器及时间继电器组成。
启动顺序：1.按下起动按钮；2.控制继电器动作；3.Y－Δ转换时间继电器开始计时；Y－Δ起动接触器动作，计时器开始工作,断油电磁阀开启；4.主接触器动作，驱动电动机按 Y 形式运行；5.时间继电器设定时间启动接触器断电；6.运行接触器动作，电动机按“Δ”形接法运行，同时运行指示灯亮，表明机组进入正常运行，此时的运行为加载前的空载运行。起动时，压缩机进口蝶阀处于关闭状态，保证电机是空载起动。蝶阀关闭不是完全将压缩机进口封闭，有一点微开，防止起动时，压缩机抽真空，发生喘振，引起机组振动，损伤转动件。如果蝶阀开启度过大，电机会起动不出。当机组所连的电网，因某一设备故障或其他原因引起配电开关越级跳闸，该开关以下又连有转动惯量很大的设备，停电时该设备向电网馈电，导致电网电压逐渐降低。机组控制回路里，当电压降至大约 80%的额定电压时，电动机因力矩太小无法克服阻力矩而不能转动，而此时断油电磁阀仍开启，直到降到大约 40%额定电压时才关闭。这时油分离器内仍有压力，导致了油分离器内的润滑油经冷却器、断油阀、主机，从进气口喷出，欠电压继电器具有防止润滑油喷出的作用。
结语
牙轮钻机是一种重要的工业设备，电控系统作为其重要的组成部分，在实际应用中一旦牙轮钻机液压系统发生运行故障，会影响整个牙轮钻机的运行效率，本文讨论了牙轮钻机电控系统的组成及分析，应用中取得了较好的效果，对后期牙轮钻机在采矿方面的应用具有很好的经济价值和应用价值。
参考文献
[1]吴武飞.KY-310A型牙轮钻机液压系统的故障分析与排除[A].推进节能环保，给力绿色崛起――海南省机.
[2]械工程学会、海南省机械工业质量管理协会2012年海南机械科技学术报告会交流论文集[C].2012.
论文作者:刘业平
论文发表刊物:《防护工程》2017年第24期
论文发表时间:2018/1/12
标签：钻机论文; 牙轮论文; 接触器论文; 变频器论文; 系统论文; 电压论文; 操作论文; 《防护工程》2017年第24期论文;